線程（Thread）是併發編程的基礎，也是程序執行的最小單元，它依託進程而存在。
一個進程中可以包含多個線程，多線程可以共享一塊內存空間和一組系統資源，因此線程之間的切換更加節省資源、更加輕量化，也因此被稱為輕量級的進程。
線程的狀態在 JDK 1.5 之後以枚舉的方式被定義在 Thread 的源碼中，它總共包含以下 6 個狀態：
NEW，新建狀態，線程被創建出來，但尚未啟動時的線程狀態；
RUNNABLE，就緒狀態，表示可以運行的線程狀態，它可能正在運行，或者是在排隊等待操作系統給它分配 CPU 資源；
BLOCKED，阻塞等待鎖的線程狀態，表示處於阻塞狀態的線程正在等待監視器鎖，比如等待執行 synchronized 代碼塊或者使用 synchronized 標記的方法；
WAITING，等待狀態，一個處於等待狀態的線程正在等待另一個線程執行某個特定的動作，比如，一個線程調用了 Object.wait() 方法，那它就在等待另一個線程調用 Object.notify() 或 Object.notifyAll() 方法；
TIMED_WAITING，計時等待狀態，和等待狀態（WAITING）類似，它只是多了超時時間，比如調用了有超時時間設置的方法 Object.wait(long timeout) 和 Thread.join(long timeout) 等這些方法時，它才會進入此狀態；
TERMINATED，終止狀態，表示線程已經執行完成。
線程狀態的源代碼如下：
|
public enum State {
/**
* 新建狀態，線程被創建出來，但尚未啟動時的線程狀態
*/
NEW,
/**
* 就緒狀態，表示可以運行的線程狀態，但它在排隊等待來自操作系統的 CPU 資源
*/
RUNNABLE,
/**
* 阻塞等待鎖的線程狀態，表示正在處於阻塞狀態的線程
* 正在等待監視器鎖，比如等待執行 synchronized 代碼塊或者
* 使用 synchronized 標記的方法
*/
BLOCKED,
/**
* 等待狀態，一個處於等待狀態的線程正在等待另一個線程執行某個特定的動作。
* 例如，一個線程調用了 Object.wait() 它在等待另一個線程調用
* Object.notify() 或 Object.notifyAll()
*/
WAITING,
/**
* 計時等待狀態，和等待狀態 (WAITING) 類似，只是多了超時時間，比如
* 調用了有超時時間設置的方法 Object.wait(long timeout) 和
* Thread.join(long timeout) 就會進入此狀態
*/
TIMED_WAITING,
/**
* 終止狀態，表示線程已經執行完成
*/
}
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線程的工作模式是，首先先要創建線程並指定線程需要執行的業務方法，然後再調用線程的 start() 方法，此時線程就從 NEW（新建）狀態變成了 RUNNABLE（就緒）狀態；
然後線程會判斷要執行的方法中有沒有 synchronized 同步代碼塊，如果有並且其他線程也在使用此鎖，那麼線程就會變為 BLOCKED（阻塞等待）狀態，當其他線程使用完此鎖之後，線程會繼續執行剩餘的方法。
當遇到 Object.wait() 或 Thread.join() 方法時，線程會變為 WAITING（等待狀態）狀態；
如果是帶了超時時間的等待方法，那麼線程會進入 TIMED_WAITING（計時等待）狀態；
當有其他線程執行了 notify() 或 notifyAll() 方法之後，線程被喚醒繼續執行剩餘的業務方法，直到方法執行完成為止，此時整個線程的流程就執行完了，執行流程如下圖所示：
【BLOCKED 和 WAITING 的區別】
雖然 BLOCKED 和 WAITING 都有等待的含義，但二者有着本質的區別。
首先它們狀態形成的調用方法不同。
其次 BLOCKED 可以理解為當前線程還處於活躍狀態，只是在阻塞等待其他線程使用完某個鎖資源；
而 WAITING 則是因為自身調用了 Object.wait() 或着是 Thread.join() 又或者是 LockSupport.park() 而進入等待狀態，只能等待其他線程執行某個特定的動作才能被繼續喚醒。
比如當線程因為調用了 Object.wait() 而進入 WAITING 狀態之後，則需要等待另一個線程執行 Object.notify() 或 Object.notifyAll() 才能被喚醒。
【start() 和 run() 的區別】
首先從 Thread 源碼來看，start() 方法屬於 Thread 自身的方法，並且使用了 synchronized 來保證線程安全，源碼如下：
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public synchronized void start() {
// 狀態驗證，不等於 NEW 的狀態會拋出異常
if (threadStatus != 0)
throw new IllegalThreadStateException();
// 通知線程組，此線程即將啟動
group.add(this);
boolean started = false;
try {
start0();
started = true;
} finally {
try {
if (!started) {
group.threadStartFailed(this);
}
} catch (Throwable ignore) {
// 不處理任何異常，如果 start0 拋出異常，則它將被傳遞到調用堆棧上
}
}
}
|
run() 方法為 Runnable 的抽象方法，必須由調用類重寫此方法，重寫的 run() 方法其實就是此線程要執行的業務方法，源碼如下：
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public class Thread implements Runnable {
// 忽略其他方法……
private Runnable target;
@Override
public void run() {
if (target != null) {
target.run();
}
}
}
@FunctionalInterface
public interface Runnable {
public abstract void run();
}
|
從執行的效果來說，start() 方法可以開啟多線程，讓線程從 NEW 狀態轉換成 RUNNABLE 狀態，而 run() 方法只是一個普通的方法。
其次，它們可調用的次數不同，start() 方法不能被多次調用，否則會拋出 java.lang.IllegalStateException；而 run() 方法可以進行多次調用，因為它只是一個普通的方法而已。
【線程優先級】
在 Thread 源碼中和線程優先級相關的屬性有 3 個：
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// 線程可以擁有的最小優先級
public final static int MIN_PRIORITY = 1;
// 線程默認優先級
public final static int NORM_PRIORITY = 5;
// 線程可以擁有的最大優先級
public final static int MAX_PRIORITY = 10
|
線程的優先級可以理解為線程搶佔 CPU 時間片的概率，優先級越高的線程優先執行的概率就越大，但並不能保證優先級高的線程一定先執行。
在程序中我們可以通過 Thread.setPriority() 來設置優先級，setPriority() 源碼如下：
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public final void setPriority(int newPriority) {
ThreadGroup g;
checkAccess();
// 先驗證優先級的合理性
if (newPriority > MAX_PRIORITY || newPriority < MIN_PRIORITY) {
throw new IllegalArgumentException();
}
if((g = getThreadGroup()) != null) {
// 優先級如果超過線程組的最高優先級，則把優先級設置為線程組的最高優先級
if (newPriority > g.getMaxPriority()) {
newPriority = g.getMaxPriority();
}
setPriority0(priority = newPriority);
}
}
|
【線程的常用方法】
線程的常用方法有以下幾個。
join()
在一個線程中調用 other.join() ，這時候當前線程會讓出執行權給 other 線程，直到 other 線程執行完或者過了超時時間之後再繼續執行當前線程，join() 源碼如下：
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public final synchronized void join(long millis)
throws InterruptedException {
long base = System.currentTimeMillis();
long now = 0;
// 超時時間不能小於 0
if (millis < 0) {
throw new IllegalArgumentException(“timeout value is negative”);
}
// 等於 0 表示無限等待，直到線程執行完為之
if (millis == 0) {
// 判斷子線程 (其他線程) 為活躍線程，則一直等待
while (isAlive()) {
wait(0);
}
} else {
// 循環判斷
while (isAlive()) {
long delay = millis – now;
if (delay <= 0) {
break;
}
wait(delay);
now = System.currentTimeMillis() – base;
}
}
}
|
從源碼中可以看出 join() 方法底層還是通過 wait() 方法來實現的。
例如，在未使用 join() 時，代碼如下：
|
public class ThreadExample {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
Thread thread = new Thread(() -> {
for (int i = 1; i < 6; i++) {
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(“子線程睡眠：“ + i + “秒。“);
}
});
thread.start(); // 開啟線程
// 主線程執行
for (int i = 1; i < 4; i++) {
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(“主線程睡眠：“ + i + “秒。“);
}
}
}
|
程序執行結果為：
複製主線程睡眠：1秒。
子線程睡眠：1秒。
主線程睡眠：2秒。
子線程睡眠：2秒。
主線程睡眠：3秒。
子線程睡眠：3秒。
子線程睡眠：4秒。
子線程睡眠：5秒。
從結果可以看出，在未使用 join() 時主子線程會交替執行。
然後我們再把 join() 方法加入到代碼中，代碼如下：
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public class ThreadExample {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
Thread thread = new Thread(() -> {
for (int i = 1; i < 6; i++) {
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(“子線程睡眠：“ + i + “秒。“);
}
});
thread.start(); // 開啟線程
thread.join(2000); // 等待子線程先執行 2 秒鐘
// 主線程執行
for (int i = 1; i < 4; i++) {
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(“主線程睡眠：“ + i + “秒。“);
}
}
}
|
程序執行結果為：
複製子線程睡眠：1秒。
子線程睡眠：2秒。
主線程睡眠：1秒。
// thread.join(2000); 等待 2 秒之後，主線程和子線程再交替執行
子線程睡眠：3秒。
主線程睡眠：2秒。
子線程睡眠：4秒。
子線程睡眠：5秒。
主線程睡眠：3秒。
從執行結果可以看出，添加 join() 方法之後，主線程會先等子線程執行 2 秒之後才繼續執行。
yield()
看 Thread 的源碼可以知道 yield() 為本地方法，也就是說 yield() 是由 C 或 C++ 實現的，源碼如下：
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public static native void yield();
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yield() 方法表示給線程調度器一個當前線程願意出讓 CPU 使用權的暗示，但是線程調度器可能會忽略這個暗示。
比如我們執行這段包含了 yield() 方法的代碼，如下所示：
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public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
Runnable runnable = new Runnable() {
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 10; i++) {
System.out.println(“線程：“ +
Thread.currentThread().getName() + “ I：“ + i);
if (i == 5) {
Thread.yield();
}
}
}
};
Thread t1 = new Thread(runnable, “T1”);
Thread t2 = new Thread(runnable, “T2”);
t1.start();
t2.start();
}
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當我們把這段代碼執行多次之後會發現，每次執行的結果都不相同，這是因為 yield() 執行非常不穩定，線程調度器不一定會採納 yield() 出讓 CPU 使用權的建議，從而導致了這樣的結果。
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